ساختار کابل عایق دار
1- هادی (Conductor)
هادی کابل معمولاً از جنس مس یا آلومینیوم می باشد. مقاومت مس کمتر از آلومینیوم بوده و در نتیجه در شرایط مساوی (عایق ، درجه حرارت و …) دارای ظرفیت جریانی بیشتر می باشد. مقاومت مس و آلومینیوم در دمای 0C 20 به صورت ذیل می باشد.
For Cu : R20 = 1/58= 0.017241 mm2/m
For Al : R20 = 0.028264 mm2/m
چند نکته :
– با افزایش دمای کار مقاومت هادی ها نیز افزایش می یابد.
– با توجه به ساختار هادی در کابلها (افشان ، خشک یا …) سطح موثر انتقال جریان تغییر کرده و در نتیجه ظرفیت جریانی که متاثر از این مشخصه می باشد نیز تغییر می یابد که بهترین مرجع برای مقادیر دقیق در این خصوص سازنده کابل می باشد.
2-عایق
برای عایق کاری هادی حامل جریان و دارای ولتاژ از مواد شیمیایی ، الیاف طبیعی و غیره به عنوان عایق استفاده می گردد. با توجه به تماس مستقیم عایق با هادی علاوه بر خاصیت عایقی ، دمای کار و ماکزیمم دمای قابل تحمل عایق نیز از مشخصه های مهم عایق به شمار می روند که در ظرفیت جریانی کابل نقش بسیار موثری دارند.
چند نوع عایق معمول مورد استفاده در کابلهای قدرت به شرح ذیل می باشند :
2-1- PVC (Poly Vinyl Chloride)
حداکثر دمای کار دائمی این عایق 0C 70 و ماکزیمم دمای قابل تحمل شرایط اتصال کوتاه (زمان محدود) 0C 140 تا 0C 160 می باشد.
2-2- XLPE (PROTOTHEN-X) (Cross Lind Poly Ethylene)
این عایق حداکثر با دمای کار دائمی 0C 90 و ماکزیمم دمای قابل تحمل در شرایط اتصال کوتاه 0C250 در شرایطی بهتر از PVC قرار دارد.
2-3- کاغذ روغنی (Impregnated paper)
این عایق به خاطر خواص عایقی بسیار بالا بیشتر جهت کابلهای MV استفاده می گردد. دمای کار دائمی این عایق 800C 60-و ماکزیمم دمای قابل تحمل در شرایط اتصال کوتاه 0C 140 تا 0C 180 می باشد.
انواع عایق های دیگر جهت کاربردهای خاص نظیر انعطاف پذیری ، غیر اشتغال بودن و غیره نیز بعضاً در انتخاب کابلها مورد توجه قرار می گیرند.
3-روکش محافظ (Protective sheets)
این لایه جهت افزایش مقاومت مکانیکی کابل به کار برده می شود. که می تواند از جنس ترموپلاستیک ، فلزی و غیره باشد.
4-محافظ در مقابل خوردگی (Protection against Corrosion)
کابل های دارای روکش محافظ فلزی و زره دار باید با محافظت در مقابل خوردگی تهیه شوند.
این محافظت بسته به نوع کابل که دارای چه نوع محافظ و زره ای می باشد- توسط لایه های از کاغذهای کربنی ، فیبرهای گیاهی روغنی و مواد پلیمری و غیره انجام می پذیرد.
5-زره (Armour)
زره جهت حفاظت کابل از صدمات مکانیکی شدید در لایه های آخر آن در نظر گرفته می شود و از نوع فلزی می باشد که می تواند از جنس سرب ، آلومینیوم ، آهن گالوانیزه و … باشد.
در خصوص کابلهای تک رشته MV باید توجه داشت که در این کابلها نمی توان از زره آهنی استفاده نمود. این امر به خاطر جلوگیری از ایجاد جریان گردابی حاصل از میدان الکترو مغناطیس بوجود آمده از جریان کابل می باشد.
6-هادیهای هم مرکز (Concentric Conductors)
این هادی ها در کابل های LV همانند 2XCWY و NYCY برای استفاده جهت هادی های PE یا PEN به کار برده می شوند. طبق استاندارد VDE جنس این لایه باید از مس بوده و سطح مقطع آن بستگی به سطح مقطع کابل های فاز دارد.
هادی های هم مرکز زیر روکش بیرونی پلیمری قرار می گیرند (که حتماً در مقابل خوردگی محافظ شده باشند.) اگر زره روی این هادی قرار گرفته باشد ، باید یک روکش جدا کننده از PVC بین آنها قرار داشته باشد.
7-پوشش الکتریکی (Electrical Screening)
این پوشش فقط جهت کابل هایkv 0.9/1 <0 U جهت مقاصد زیر استفاده می گردد.
– هم پتانسیل کردن و محدود کردن میدان الکتریکی
– هادی شارژر و دشارژ کابل
– حفاظت در مقابل تماس (Touch Protection)
برای بدست آوردن این مشخصات این پوشش (Screening) به صورت نرمال از ترکیب لایه های نیمه هادی و مواد فلزی تشکیل شده است.
انتخاب مشخصات الکتریکی کابل
ولتاژ نامی : ولتاژ نامی در کابل با دو ولتاژ AC به صورت U/0 U نمایش داده می شود که :
0 U : مقدار rms بین فاز و ارت
U : مقدار rms بین دو فاز در کابل چند کور یا یک سیستم با چند رشته کابل تک کور
در حقیقت این مقادیر به ترتیب ولتاژ فاز و خط سیستم می باشند.
در صورتی که کابل برای جریان DC استفاده شود مقدار ولتاژ مجاز بین دو کابل سیستم DC نباید از 1.5برابر ولتاژ مجاز AC تجاوز کند و در مورد سیستمهای DC که هادی ارت شده دارند مقدار ولتاژ خط مجاز ACباید ضرب در ضریب 0.5 شود.
به عنوان مثال از کابل با ولتاژ 0.6/1 KV می توان در سیستم DC دو سیمه با ولتاژ 0.9 KV و در سیستم DCیک سیمه که یک هادی آن ارت شده است- با ولتاژ 0.3 KV استفاده کرد.
انتخاب سطح مقطع کابل
افزایش دما- متناظر با ظرفیت جریانی کابل- با نوع ساختار ، مشخصات مواد بکار برده شده و همچنین شرایط محیطی و کاری متناسب است. در یک انتخاب مناسب بایستی همواره ظرفیت جریانی کابل بزرگتر از جریان بار در دو حالت 1- شرایط نرمال 2- شرایط اتصال کوتاه باشد.
ظرفیت جریانی کابل در شرایط موجود را می توان از ضرب ضرایبی متناسب با شرایط موجود در ظرفیت جریانی کابل در شرایط استاندارد که در مراجع مختلف ، داده شده است بدست آورد :
IP = It × f1× f2× f3× f4 × …
IP = Permissible Current at Real Condition (for selected Cable)
It = Table Currents (Permissible Current at Normal Condition)
f1, f2, … = Derating Factor
برای انتخاب کابل جهت جریان بار مشخص و شرایط مورد نظر باید در مسیری عکس مسیر بیان شده عمل کرد بدین معنی که با تقسیم جریان بار بر ضرایبی که از شرایط مشخص شده بدست آمده اند جریان در شرایط نرمال کابل را بدست آورد.
با بدست آوردن It می توان طبق جداول ارائه شده از مراجع مختلف ، جهت جریان کابل در شرایط نرمال ، سطح مقطع کابل مورد نظر را انتخاب کرد.ضمن اینکه سطح مقطع کابل انتخاب شده در شرایط اتصال کوتاه و افت ولتاژ مجاز نیز باید صدق کند.
خلاصه
1) کابل مشخص ، جریان مجاز مجهول
S It IP
f
2) جریان بار مشخص ، سطح مقطع کابل مجهول
IP
f It S
مشخصا در هر دو صورت شرایط نصب شرایط و محیطی و عوامل دیگر که موثر در ظرفیت جریانی کابل می باشند باید معین باشند.
